第一部分?jǐn)?shù)控機床概述

第一部分?jǐn)?shù)控機床概述第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第一章數(shù)控機床概述1.1

數(shù)控機床簡介1.2

數(shù)控機床的工作過程、性能指標(biāo)及特點

1.3

數(shù)控機床的發(fā)展趨勢第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一數(shù)控即數(shù)字控制(NumericalControl，簡稱NC)。數(shù)控技術(shù)即NC技術(shù)，是指用數(shù)字化信息發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。計算機數(shù)控(ComputerizedNumericalControl，簡稱CNC)是指用計算機實現(xiàn)部分或全部的數(shù)控功能。采用數(shù)控技術(shù)的自動控制系統(tǒng)為數(shù)控系統(tǒng)，采用計算機數(shù)控技術(shù)的自動控制系統(tǒng)為計算機數(shù)控系統(tǒng)，其被控對象可以是生產(chǎn)過程或設(shè)備。如果被控對象是機床，則稱為數(shù)控機床?！?.1

數(shù)控機床簡介

第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升機螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出了應(yīng)用電子計算機控制機床加工樣板曲線的設(shè)想。1949年，美國帕森斯公司與美國麻省理工學(xué)院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功世界上第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床，數(shù)控裝置采用的是電子管元件。后來，又經(jīng)過改進并開展自動編程技術(shù)的研究，于1955年進人實用階段，這對于加工復(fù)雜曲面和促進美國飛機制造業(yè)的發(fā)展起到了重要作用。1.1.1數(shù)控機床的產(chǎn)生第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史

1、1946年世界上誕生了第一臺電子計算機。

2、第一臺計算機誕生6年后，即在1952年，計算機技術(shù)應(yīng)用到了機床上。

1952年美國空軍當(dāng)局委托美國麻省理工大學(xué)與帕森斯公司合作研制了第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床。此后,英國和日本在1958年、德國在1959年相繼制造出數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)的機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。

第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

第一臺數(shù)控機床誕生至今五十年以來，數(shù)控機床的核心—數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了二個階段和六代的發(fā)展。

1.數(shù)控（NC）階段

2.計算機數(shù)控（CNC）階段第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一數(shù)控（NC）階段（1952—1970）

早期的計算機運算速度低，這對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響不大，但它不能適應(yīng)機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路，搭成機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD—WIREDNC）,簡稱為數(shù)控（NC）。

隨著電子元器件的發(fā)展，這個階段又歷經(jīng)三代:

1952年的第一代—電子管計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)；

1959年的第二代—晶體管計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)；

1965年的第三代—小規(guī)模的集成電路計算機組成的數(shù)控系統(tǒng)。第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一計算機數(shù)控（CNC）階段

這一階段從1970年開始至今。1970年研制成功大規(guī)模集成電路，并將其用于通用小型計算機。此時的小型計算機，其運算速度比五、六十年代的計算機有了大幅度的提高。比專門搭成的專用計算機成本低，可靠性高。于是，小型計算機被用作數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控（CNC）階段。

計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代:

1970年第四代—小型計算機數(shù)控系統(tǒng)；

1974年第五代—微處理器組成的數(shù)控系統(tǒng)

1990年第六代—基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一國內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展情況

我國數(shù)控技術(shù)是從1958年開始研制的：1958年－1965年我國數(shù)控機床處于研制、開發(fā)時期，比國外相比起步晚了十年；1968年清華大學(xué)研制成功我國第一臺小型數(shù)控立銑；1980年前我國數(shù)控機床80％為線切割機床(低端數(shù)控機床)；1980年后引進日、美等國的數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)的技術(shù)，開始合資批量生產(chǎn)一些數(shù)控機床，數(shù)控裝置的穩(wěn)定性、可靠性有了明顯的改善，開始為用戶所接受；1985年后我國已經(jīng)能生產(chǎn)45種各類數(shù)控機床來滿足工業(yè)發(fā)展的需要，同時數(shù)控機床功能部件的專業(yè)廠也逐漸形成規(guī)模；1990年中期國產(chǎn)數(shù)控裝置也開始嶄露頭角，進入21世紀(jì)，國產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)才開始形成生產(chǎn)規(guī)模，擁有自主版權(quán)的五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，打破了西方對高端數(shù)控系統(tǒng)的壟斷。第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.1.2數(shù)控機床的組成和工作原理數(shù)控機床是一種利用信息處理技術(shù)進行自動加工控制的金屬切削機床，一般由控制介質(zhì)、計算機數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、機床本體、可編程控制器(PLC)、檢測反饋裝置和輔助裝置等部分組成，如圖1-1所示。第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一數(shù)控機床各部分簡介如下:

(1)控制介質(zhì)

要對數(shù)控機床進行控制，就必須在人與數(shù)控機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物就是控制介質(zhì)，又稱為信息載體或程序。機床加工之前，先要根據(jù)零件圖上規(guī)定的尺寸、形狀和技術(shù)條件，編出工件的加工程序，將加工工件時刀具相對于工件的位置和機床的全部動作順序，按照規(guī)定的格式和代碼記錄在信息載體上。第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一(2)CNC裝置

CNC裝置是數(shù)控機床信息的輸人、處理和輸出三個部分組成。CNC裝置接受數(shù)字化信息，經(jīng)過裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。(3)伺服驅(qū)動裝置

伺服單元是CNC裝置和機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，由驅(qū)動器、驅(qū)動電機組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號都使電機轉(zhuǎn)過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。驅(qū)動裝置把經(jīng)過放大的指令信號變成機械運動，隨過簡單的機械連接部件驅(qū)動機床，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動，最后加工出圖紙所要求的零件。第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一(4)可編程控制器(PLC)

數(shù)控設(shè)備用可編程控制器主要完成數(shù)控設(shè)備的各種執(zhí)行機構(gòu)的邏輯順序控制，即用PLC程序代替用繼電器控制線路，實現(xiàn)數(shù)控設(shè)備的輔助功能、主軸轉(zhuǎn)速功能、刀具功能的譯碼和控制。數(shù)控設(shè)備用PLC有內(nèi)裝型和獨立型兩種。內(nèi)裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC硬件電路可與CNC裝置其它電路制作在同一塊印刷板上，也可以作成獨立的電路板。獨立型PLC獨立CNC裝置，本身具有完備的硬、軟件功能，可以獨立完成所規(guī)定的控制任務(wù)。(5)反饋系統(tǒng)

反饋系統(tǒng)的作用是通過測量裝置將機床移動的實際位置、速度參數(shù)檢測出來，轉(zhuǎn)換成電信號，并反饋到CNC裝置中，使CNC能隨時判斷機床的實際位置，速度是否與指令一致，并發(fā)出相應(yīng)指令，糾正所產(chǎn)生的誤差。第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一(6)輔助控制裝置輔助控制裝置包括刀庫的轉(zhuǎn)位換刀，液壓泵、冷卻泵等控制接口電路，電路含有換向閥電磁鐵、接觸器等強電電氣元件?，F(xiàn)代數(shù)控機床采用可編程控制器進行控制，所以輔助裝置的控制電路變得十分簡單。(7)機床本體

數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化，這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的要求以及充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一一、按工藝用途分類1、一般數(shù)控機床

最普通的數(shù)控機床有鉆床、車床、銑床、鑊床、磨床和齒輪加工機床。它們和傳統(tǒng)的通用機床工藝用途相似，但是它們的生產(chǎn)率和自動化程度比傳統(tǒng)機床高，都適合加工單件、小批量和復(fù)雜形狀的工件。2、數(shù)控加工中心機床

這類數(shù)控機床是在一般數(shù)控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床。這類數(shù)控機床的出現(xiàn)打破了一臺機床只能進行單工種加工的傳統(tǒng)概念，實現(xiàn)了工件一次安裝定位，完成多工序的加工方式。3、多坐標(biāo)數(shù)控機床

有些復(fù)雜的工件，例如螺旋槳、飛機發(fā)動機葉片曲面等用三坐標(biāo)數(shù)控機床無法加工，于是出現(xiàn)了多坐標(biāo)軸的數(shù)控機床，其特點是控制軸數(shù)較多，機床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜坐標(biāo)軸的軸數(shù)取決于加工工件的工藝要求。1.1.3數(shù)控機床的分類

第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一二、按運動方式分類1、點位控制數(shù)控機床

點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置僅控制刀具相對于工件的定位，由于一個定位點向多個定位點移動的途徑原則上沒有規(guī)定，但一般沿機床坐標(biāo)軸運動，在刀具或工件運動中不進行切削。這類機床主要有數(shù)控坐標(biāo)鍵床、數(shù)控鉸孔機床、數(shù)控鉆床和數(shù)控沖床等，相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點位控制裝置。2、點位直線控制數(shù)控機床

這類機床工作時，不但要求工作臺從起點坐標(biāo)運動到終點坐標(biāo)，還要求工作臺在沿著坐標(biāo)軸運動的過程中進行切削加工，所以它應(yīng)具備各種進給速度的控制功能。這類機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銑床和鍵床類等。3、連續(xù)控制數(shù)控機床

連續(xù)控制系統(tǒng)也稱為輪廓控制系統(tǒng)，可以精確地同時控制兩個或更多的坐標(biāo)運動。它的主要特征是加工時不僅要控制起點和終點的坐標(biāo)位置，還要控制整個加工過程中每點的速度和坐標(biāo)位置，使機床加工出符合設(shè)計要求的各種外形復(fù)雜的零件。這類機床主要有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控銑床和加工中心等。第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一圖

按加工控制路線分類(a)點位控制；(b)直線控制；(c)輪廓控制第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一三、按控制方式分類(1)開環(huán)控制數(shù)控機床這類機床的伺服進給系統(tǒng)中沒有位移檢測反饋裝置，數(shù)控裝置的控制指令直接通過驅(qū)動裝置控制步進電機的運轉(zhuǎn)，然后通過機械傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成刀架或工作臺的位移，如圖1-5所示。這種控制系統(tǒng)由于沒有檢測反饋校正，位移精度一般不高，但其控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，在我國廣泛用于經(jīng)濟型數(shù)控機床或Ib設(shè)備的數(shù)控改造中。

第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(2)閉環(huán)控制數(shù)控機床閉環(huán)控制系統(tǒng)在加工過程中，安裝在工作臺上的檢測元件將工作臺實際位移量反饋到計算機中，與所要求的位置指令進行比較，用比較的差值進行控制，直到差值消除為止。閉環(huán)控制系統(tǒng)可以消除機械傳動部件的各種誤差和工件加工過程中產(chǎn)生的干擾影響，從而使加工精度大大提高。

閉環(huán)控制的特點是加工精度高，移動速度快。這類數(shù)控機床采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅(qū)動元件，電動機的控制電路比較復(fù)雜，檢測元件價格昂貴，因而調(diào)試和維修比較復(fù)雜，成本高。第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(3)半閉環(huán)控制數(shù)控機床半閉環(huán)控制系統(tǒng)不是直接檢測工作臺的位移量，而是采用轉(zhuǎn)角位移檢測元件，如光電編碼器，測出伺服電動機或絲杠的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺的實際位移量，反饋到計算機中進行位置比較，用比較的差值進行控制。由于反饋環(huán)內(nèi)沒有包含工作臺，所以稱半閉環(huán)控制。半閉環(huán)控制精度較閉環(huán)控制差，但穩(wěn)定性好，成本較低，調(diào)試維修也較容易，兼顧了開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩者的特點，因此，應(yīng)用比較普遍。第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.1.4數(shù)控機床的特點及應(yīng)用范圍

數(shù)控機床是實現(xiàn)柔性自動化的重要設(shè)備，與其他加工設(shè)備相比，數(shù)控機床具有如下特點:(1)適應(yīng)性強，適合加工單件或小批量復(fù)雜工件

在數(shù)控機床上，只需要重新編制新工件的加工程序，就能實現(xiàn)新工件加工。數(shù)控機床加工工件時，只需要簡單的夾具，所以改變加工工件后，也不需要制作特別的工裝夾具，更不需要重新調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床特別適合單件、小批量及試制新產(chǎn)品的工件加工。(2)加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量普遍可達0.001mm/P，傳動系統(tǒng)和機床結(jié)構(gòu)都具有很高的剛度和熱穩(wěn)定性，同時，進給系統(tǒng)采用消除間隙措施，并對反向間隙與絲杠螺距誤差等由數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動補償，所以，加工精度高。特別是數(shù)控機床加工完全是自動進行的，這就消除了操作者人為產(chǎn)生的誤差，使同一批工件的尺寸一致性好，加工質(zhì)量十分穩(wěn)定。第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(3)生產(chǎn)效率高數(shù)控機床能有效地減少機動時間和輔助時間。數(shù)控機床主軸轉(zhuǎn)速和進給量的調(diào)速范圍都比普通機床的范圍大，機床剛性好，快速移動和停止采用了加速、減速措施，因而既能提高空行程運動速度，又能保證定位精度，有效地降低了加工時間。數(shù)控機床更換工件時，不需要調(diào)整機床。同一批工件加工質(zhì)量穩(wěn)定，無需停機檢驗，因此，輔助時間大大縮短。特別是使用自動換刀裝置的數(shù)控加工中心機床，可以在一臺機床上實現(xiàn)多工序連續(xù)加工，生產(chǎn)效率的提高更加明顯。(4)減輕勞動強度、改善勞動條件數(shù)控機床加工是自動進行的，工件加工過程不需要操作者的干預(yù)，加工完畢后自動停止運行，這就使工人的勞動條件大為改善。第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(5)良好的經(jīng)濟效益雖然數(shù)控機床價格昂貴，分?jǐn)偟矫總€工件上的設(shè)備費用較大，但是使用數(shù)控機床可節(jié)省許多其他費用。

(6)有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息，特別是使用計算機控制，為計算機輔助設(shè)計、制造以及實現(xiàn)生產(chǎn)過程的計算機管理與控制奠定了基礎(chǔ)。第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1、高速、高精度加工

2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動和

復(fù)合加工的控制功能

3、數(shù)控系統(tǒng)開放化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化1.1.5數(shù)控機床的發(fā)展趨勢

第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1、高速、高精度加工

目前加工中心主軸轉(zhuǎn)速最高可達40000轉(zhuǎn)/分、進給速度可達24米/分-30米/分，定位精度都在幾微米。這就要求數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)采用高速高精度的數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)采用直線電動機作為進給伺服系統(tǒng)、采用高速永磁同步電動機。第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一2、數(shù)控系統(tǒng)具有多軸控制、多軸聯(lián)動和復(fù)合加工的控制功能

理論上數(shù)控機床只需要3軸聯(lián)動，但在實際加工中3軸聯(lián)動對于三維曲面加工很難用上刀具的最佳幾何形狀進行切削，不僅加工效率低而且表面粗糙度高，往往采用手動進行修補，但在修補過程中，已加工的表面也可能喪失精度。5軸聯(lián)動除了X、Y、Z這3軸外，主要還有刀具軸旋轉(zhuǎn)、工作臺旋轉(zhuǎn)這兩種方式的復(fù)合運動，采用5軸聯(lián)動可以使用刀具的最佳幾何形狀對工件進行加工。那么5軸聯(lián)動數(shù)控機床是數(shù)控技術(shù)的制高點標(biāo)志之一。第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一3、數(shù)控系統(tǒng)的開放化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化

將來的數(shù)控機床中的NC系統(tǒng)能部分代替機床設(shè)計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把特殊的加工工藝、管理經(jīng)驗和操作技能嵌入NC系統(tǒng)，同時也具有圖形交互、診斷等功能，也就是說要求CNC控制器透明以使機床制造商和最終用戶可以自由地實現(xiàn)自己的思想。第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.2數(shù)控車床簡介

1、數(shù)控車床的組成

數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一，如圖1-8所示，數(shù)控車床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、刀架進給系統(tǒng)、尾座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、排屑器等部分組成。2、數(shù)控車床的特點

數(shù)控機床主要具有以下特點:(1)采用了全封閉或半封閉防護裝置，可防止切屑或切削液飛濺出，防止給操作人員帶來意外傷害和影響工作環(huán)境。

(2)采用自動排屑裝置，自動排除加工殘屑，減輕操作人員工作強度。

(3)主軸轉(zhuǎn)速高，工件裝夾安全可靠。數(shù)控車床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調(diào)整方便可靠，操作安全可靠。

(4)可自動換刀，采用了自動回轉(zhuǎn)刀架，在加工過程中可自動換刀，連續(xù)完成多道工序的加工。

(5)主、進給傳動分離，主傳動與進給傳動采用了各自獨立的伺服電機，使傳動鏈變得簡單、可靠，同時，各電機既可單獨運動，也可實現(xiàn)多軸聯(lián)動。第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

3.數(shù)控車床的分類

數(shù)控車床品種、規(guī)格繁多，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，有不同的分類方法。目前應(yīng)用較多的是中等規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制的數(shù)控車床。

(1)按主軸布置形式分類

①臥式數(shù)控車床臥式數(shù)控車床是最為常用的數(shù)控車床，其主軸處于水平位置。

②立式數(shù)控車床其主軸處于垂直位置。立式數(shù)控車床主要用于加工徑向尺寸大，一軸向尺寸相對較小，且形狀較復(fù)雜的大型或重型零件，適用于通用機械、冶金、軍工、鐵路等行業(yè)的直徑較大的車輪、法蘭盤、大型電機座、箱體等回轉(zhuǎn)體的粗、精車削加工。第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一數(shù)控立式銑床臥式數(shù)控銑床數(shù)控機床的種類車床磨床第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(2)按可控軸數(shù)分類

①兩軸控制

當(dāng)前大多數(shù)數(shù)控車床采用的兩軸聯(lián)動，即X軸、Z軸。②多軸控制檔次較高的數(shù)控車削中心都配備了動力銑頭，還有些配備了Y軸，使機床不但可以進行車削，還可以進行銑削加工。

(3)按數(shù)控系統(tǒng)的功能分類

①經(jīng)濟型數(shù)控車床一般采用開環(huán)控制，具有CRT顯示、程序儲存、程序編輯等功能，主要用于精度要求不高的零件。②全功能數(shù)控車床這是較高檔次的數(shù)控車床，具有刀尖圓弧半徑自動補償、恒線速、倒角、固定循環(huán)、螺紋切削、圖形顯示、用戶宏程序等功能，加工能力強，適宜加工精度高、形狀復(fù)雜、工序多、循環(huán)周期長、品種多變的單件或中小批量零件的加工。③車削中心車削中心的主體是數(shù)控車床，配有動力刀座或機械手，可實現(xiàn)車、銑復(fù)合加工，如高效率車削、銑削凸輪槽和螺旋槽。第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

4.數(shù)控車床常用刀具、夾具

(1)常用車刀的種類和用途數(shù)控車床切削刀具與普通車床類似，主要用子回轉(zhuǎn)表面的加工，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等切削加工。如圖1-9所示為常用車刀的種類、形狀和用途。

(2)機夾可轉(zhuǎn)位車刀第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一數(shù)控車削常用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀。第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(3)數(shù)控車床夾具數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪、四爪卡盤外，大批量生產(chǎn)中還使用便于自動控制的液壓、電動以及氣動夾具。其他用于軸類零件夾具主要有自動夾緊撥動頂尖、撥齒頂尖、三爪撥動卡盤和快速可調(diào)萬能卡盤等，用于盤類零件夾具主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤等。第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

5.數(shù)控車床的加工范圍

數(shù)控車床主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面、成型面、螺紋、軸孔等。第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.3數(shù)控銑床簡介

1.數(shù)控銑床的組成

數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、進一給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾大部分組成，如圖1-11所示。第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(1)主軸箱

主軸箱包括主軸箱體和主軸傳動系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。主軸部件是數(shù)控銑床上的重要部件之一，它帶動刀具旋轉(zhuǎn)完成切削，其精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。(2)進給伺服系統(tǒng)

進給伺服系統(tǒng)由進給電機和進給執(zhí)行機構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進給速度實現(xiàn)刀具和工件之間的相對運動，包括直線進給運動和旋轉(zhuǎn)運動。

(3)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)即CNC系統(tǒng)，數(shù)控銑床運動控制的核心，執(zhí)行數(shù)控加工程序，控制機床進行加工?？刂葡到y(tǒng)由程序、輸人輸出設(shè)備、CNC裝置、可編程控制器((PLC)、主軸驅(qū)動裝置和進給驅(qū)動裝置等組成。第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一（4）輔助裝置

輔助裝置包括液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)、排屑、防護等裝置。（5）機床基礎(chǔ)件

機床基礎(chǔ)件通常是指床身、底座、立柱、導(dǎo)機、工作臺、橫梁等，它是整個機床的基礎(chǔ)和框架。第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

2.數(shù)控銑床的特點

(1)半封閉或全封閉式防護經(jīng)濟型數(shù)控銑床多采用半封閉式床罩，全功能型數(shù)控銑床多采用全封閉式防護床罩，防止冷卻液、切屑飛濺出，保證操作人員安全和工作環(huán)境。

(2)主軸無級變速且變速范圍寬主傳動系統(tǒng)采用伺服電機(高速時采用無傳動方式一電主軸)實現(xiàn)無級變速，且調(diào)速范圍較寬，這既保證了良好的加工適應(yīng)性，同時也為小直徑銑刀工作提供了必要的切削速度。(3)采用手動換刀，刀具裝夾方便數(shù)控銑床沒有配備刀庫，采用手動換刀，刀具安裝方便。第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一(4)一般為三坐標(biāo)聯(lián)動

數(shù)控銑床多為三坐標(biāo)(即X,Y,Z三個直線運動坐標(biāo))、三軸聯(lián)動的機床，以完成平面輪廓及曲面的加工。(5)應(yīng)用廣泛

與數(shù)控車削相比，數(shù)控銑床有著更為廣泛的應(yīng)用范圍，能夠進行外形輪廓銑削、平面或曲面型腔銑削及三維復(fù)雜型面的銑削，如各種凸輪、模具、加工螺旋槳、葉片等空間曲面零件。第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

3.數(shù)控銑床的分類

(1)按構(gòu)造上的不同分類

①工作臺升降式數(shù)控銑床這類數(shù)控銑床采用工作臺移動、升降，而主軸不動的方式。小型數(shù)控銑床一般采用此種方式。

第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一②主軸頭升降式數(shù)控銑床

這類數(shù)控銑床采用工作臺縱向和橫向移動，且主軸沿垂向溜板上下運動的方式。一主軸頭升降式數(shù)控銑床在精度保持、承載重量、系統(tǒng)構(gòu)成等方面具有很多優(yōu)點，已成為數(shù)控銑床的主流。第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一③龍門式數(shù)控銑床

這類數(shù)控銑床主軸可以在龍門架的橫向與垂向溜板上運動，而龍門架則沿床身作縱向運動。大型數(shù)控銑床，由于要考慮擴大行程，縮小占地面積及剛性等技術(shù)上的問題，往往采用龍門架移動式。第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一(2)按通用銑床的分類方法分類①立式數(shù)控銑床

立式數(shù)控銑床的主軸軸線與工作臺面垂直，是數(shù)控銑床中最常見的一種布局形式。數(shù)控立式銑床一般為三坐標(biāo)(X,Y,Z)聯(lián)動，結(jié)構(gòu)簡單，工件安裝方便，加工時便于觀察，但不便于排屑.第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一②臥式數(shù)控銑床與通用臥式銑床相同，其主軸軸線平行于水平面。為了擴大加工范圍和擴充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)4,5坐標(biāo)加工。這樣，不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來，而且可以實現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進行“五面加工”.第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一③立臥兩用數(shù)控銑床

目前，這類數(shù)控銑床已不多見。由于這類數(shù)控銑床的主軸方向可以更換，能達到在一臺機床上既可以進行立式加工，又可以進行臥式加土，而同時具備上述兩類數(shù)控機床的功能，其使用范圍更廣，功能更全，選擇加工對象的余地更大，且給用戶帶來不少方便。除此之外，若按照數(shù)控裝置控制的軸數(shù)，可有兩坐標(biāo)軸聯(lián)動和三坐標(biāo)聯(lián)動之分。若有特定要求，還可以考慮加進一個回轉(zhuǎn)的A坐標(biāo)或C坐標(biāo)、即增加一個數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，這時機床要相應(yīng)地配置成四坐標(biāo)控制系統(tǒng)。第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

4.數(shù)控銑床常用刀具、夾具

(1)常用刀具

數(shù)控銑床切削刀具與普通銑床刀具類似，常用刀具有面銑刀、立銑刀、模具銑刀、鍵槽銑刀、鼓形銑刀、成型銑刀。第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一1.4加工中心簡介

1.加工中心的組成

加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機床，又稱為自動換刀數(shù)控機床或多工序數(shù)控機床。它一般由床身、主軸箱、工作臺、底座、立柱、橫梁、進給機構(gòu)、自動換刀裝置、輔助系統(tǒng)(氣液、潤滑、冷卻)、控制系統(tǒng)等組成，如圖1-16所示。從主體上看，加工中心主要由以下幾大部分組成:(1)基礎(chǔ)部件基礎(chǔ)部件是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，主要由床身、工作臺、立柱三大部分組成。這三部分不僅要承受加工中心的靜載荷，還要承受切削加工時產(chǎn)生的動載荷。第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(2)主軸部件

主軸部件由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零部件組成。主軸是加工中心切削加工的功率輸出部件，它的起動、停止、變速、變向等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制。主軸的旋轉(zhuǎn)精度和定位準(zhǔn)確性是影響加工中心加工精度的重要因素(3)數(shù)控系統(tǒng)

加工中心的數(shù)控系統(tǒng)由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及面板操作系統(tǒng)組成，是執(zhí)行順序控制動作和加工過程的控制中心。CNC裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程是根據(jù)輸人的信息進行數(shù)據(jù)處理、插補運算，獲得理想的運動軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件。第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

(4)自動換刀系統(tǒng)

換刀系統(tǒng)主要由刀庫、機械手等部件組成。當(dāng)需要更換刀具時，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令后，由機械手從刀庫中取出相應(yīng)的刀具裝人主軸孔內(nèi)，然后再把主軸上的刀具送回刀庫完成整個換刀動作。

(5)輔助裝置

輔助裝置包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓、氣動和檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但卻是加工中心不可缺少的部分，對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用。第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一第五十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一

2.加工中心的特點加工中心已成為現(xiàn)代機床發(fā)展的主流方向，廣泛應(yīng)用于機械制造中。與普通數(shù)控機床相比，它具有以下幾個突出特點:

(1)全封閉防護所有的加工中心都有防護門。加工時，將防護門關(guān)上，能有效防止人身傷害事故。

(2)工序集中，加工連續(xù)進行加工中心通常具有多個進給軸(三軸以上)，甚至多個主軸，聯(lián)動的軸數(shù)也較多，如三軸聯(lián)動、五軸聯(lián)動、七軸聯(lián)動等，因此能夠自動完成多個平面和多個角度位置的加工，實現(xiàn)復(fù)雜零件的高精度加工。在加工中心上一次裝夾可以完成銑、膛幾、鉆、擴、鉸、攻絲等加工，工序高度集中。

(3)使用多把刀具，刀具自動交換加工中心帶有刀庫和自動換刀裝置，在加工前將需要的刀具先裝人刀庫，在加工時能夠通過程序控制自動更換刀具。第六十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期一(4)使用多個工作臺，工作臺自動交換加工中心上如果帶有自動交換工作臺，可實現(xiàn)一個工作臺在加工的同時，另一個工作臺完成工件的裝夾，從而大大縮短輔助時間。提高加工效率。(5)功能強大，趨向復(fù)合加工加工中心可復(fù)合車削功能、磨削功能等，如圓工作臺可驅(qū)動工件高速旋轉(zhuǎn)，刀具只做主運動不進給，完成類似車削加工，這使加工中心有更廣泛的加工范圍。

(6)高自動化、高精度、高效率

加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、進給速度和快速定位精度高，可以通過切削參數(shù)的合理選擇，充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時間，且整個加工過程連續(xù)，各種輔助動作快，自動化程度高，減少了輔助動作時間和停機時間，因此，加工中心的生產(chǎn)效率高。

(7)高投人

由于加工中心智能化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強大，因此加工中心的一次投資及日常維護保